第 十 一 章 蜗 杆 传 动机械设计机械设计课外实践
D1 Z2
D2 Z1
F
V
带式运输机设计
确定电机参数,P,n； 具体型号及安装尺寸
传动零件参数计算：计算零件的具体尺寸 m,Z,a,b、
每人一组数据；选择多个结构方案第 十 一 章 蜗 杆 传 动机械设计机械设计课外实践
高架灯提升装置
确定电机参数,P,n； 具体型号及安装尺寸
总体方案图，应表明相关位置
传动零件参数计算：计算零件的具体尺寸 m,Z,a、
b,?
滚筒尺寸 计算：
第 十 一 章 蜗 杆 传 动机械设计机械设计课外实践
自动门、电动剪刀
方案具体化
确定设计参数：载荷、速度
确定电机参数,P,n； 具体型号及安装尺寸
传动零件参数,P,n,i,T； 计算零件的具体尺寸第 十 一 章 蜗 杆 传 动机械设计机械设计课外实践
自选题目设计
尽快方案结构化，根据每组的具体情况进行必要的分工
传动零件参数计算：计算零件的具体尺寸
进度不平衡，应抓紧第 十 一 章 蜗 杆 传 动机械设计第 11章 蜗杆传动
§ 11-1 蜗杆传动的类型
§ 11-2 普通圆柱蜗杆传动的主要参数及几何尺寸计算
§ 11-3 普通圆柱蜗杆传动的承载能力计算
§ 11-4 圆弧圆柱蜗杆传动设计计算
§ 11-5 普通圆柱蜗杆传动的效率、润滑及热平衡计算
§ 11-6 圆柱蜗杆和蜗轮的结构设计第 十 一 章 蜗 杆 传 动机械设计
§ 11-1 蜗杆传动的类型、特点和应用一、特点,
二、类型,
第 十 一 章 蜗 杆 传 动机械设计一、特点
1.传动比大,结构紧凑，动力传动 i=5~80； 分度机构或手动机构可达 300，若只传递运动可达 1000。
2.传动平稳,连续的螺旋齿；逐渐进入啮合和退出，
故冲击小、噪声低；
3.可自锁,升角小于当量摩擦角，蜗轮主动时自锁
4.传动效率低,滑动速度大，摩擦与磨损严重。但新型蜗杆的传动效率已可达 90%以上。
第 十 一 章 蜗 杆 传 动机械设计二、蜗杆传动的类型
a ）圆柱蜗杆传动 b） 环面蜗杆传动 c） 锥蜗杆传动按蜗杆形状的不同，蜗杆传动可分为：
圆柱蜗杆传动、环面蜗杆传动,锥蜗杆传动第 十 一 章 蜗 杆 传 动机械设计
1、圆柱蜗杆传动
1）普通圆柱蜗杆传动
2）圆弧圆柱蜗杆传动 ZC
第 十 一 章 蜗 杆 传 动机械设计
1）,普通圆柱蜗杆传动根据蜗杆的不同齿廓形状及形成机理，可分为
阿基米德蜗杆（ ZA蜗杆）
渐开线蜗杆 （ ZI蜗杆）
法向直廓蜗杆（ ZN蜗杆）
锥面包络蜗杆（ ZK蜗杆）
第 十 一 章 蜗 杆 传 动机械设计阿基米德蜗杆（ ZA蜗杆）
车削工艺好，精度低，中小载荷，使用逐渐减少中间平面齿廓为直线，端面为阿基米德螺线第 十 一 章 蜗 杆 传 动机械设计法向直廓蜗杆（ ZN蜗杆）
法面齿廓为直线，端面为延伸渐开线。可用单刀或双刀加工。
第 十 一 章 蜗 杆 传 动机械设计渐开线蜗杆（ ZI蜗杆）
效率高；传递功率较大端面齿廓为渐开线，刀刃顶面与基圆柱相切，其中一把刀高于蜗杆轴线，一把刀低于蜗杆轴线，
第 十 一 章 蜗 杆 传 动机械设计锥面包络圆柱蜗杆
这是一种非线性螺旋齿面蜗杆。不能在车床上加工，
只能在铣床上铣制并在磨床上磨削。蜗杆精度高第 十 一 章 蜗 杆 传 动机械设计
2） 圆弧圆柱蜗杆传动 ZC
在中间平面内，蜗杆是凹圆弧，蜗轮是凸圆弧，传动为凹凸弧齿廓相啮合传动。
其特点：效率高，一般可达 90%以上；承载能力高，
一般可较普通圆柱蜗杆高出 50%--150%；体积小；
质量小；结构紧凑。
这种传动已广泛应用到冶金、矿山、化工、建筑、起重等机械设备的减速机构中。
第 十 一 章 蜗 杆 传 动机械设计
2、环面蜗杆传动第 十 一 章 蜗 杆 传 动机械设计
3、锥面蜗杆传动第 十 一 章 蜗 杆 传 动机械设计
§ 7,2 普通圆柱蜗杆传动的主要参数及几何尺寸在中间平面,普通圆柱蜗杆传动相当于齿轮和齿条的 啮合，
设计时以中间平面的 参数 为基准。
一,普通圆柱 蜗杆传动的主要参数二、蜗杆传动变位的特点三、蜗杆传动的几何尺寸计算第 十 一 章 蜗 杆 传 动机械设计一,普通圆柱 蜗杆传动的主要参数
2121 tata mm
1.模数 m和压力角?：在中间平面，即 蜗杆轴平面与蜗轮中间平面的 m和压力角?相等且为标准值。
2.蜗杆分度圆直径 d1 （ 标准值 见表 11-2 ）
直径系数 q,
若用非标准滚刀或非刀加工蜗轮,d1、
q可不受标准的限制。
c o s
n
a
tgtg?
式中,γ 为导程角。 γ 1= β 2
m
d
q 1?
mqd?1
ZA型轴面压力角为标准值，其余三种法面为标准值。
（ β 1+ β 2=900 γ 1+ β 1 =900）
第 十 一 章 蜗 杆 传 动机械设计一,普通圆柱 蜗杆传动的主要参数
3.蜗杆头数 z1,常取 1,2,4,6
传动效率?,估取 0.7,0.8,0.9,0.95。 (P260)
保证一定的重合度，传动平稳；
保证抗弯强度、蜗杆的刚度。
8028
17
2
2
z
z
常取
，
轴向齿距导程
pp
q
z
d
mz
d
pz
d
p
tg
z
xz;
1
1
1
1
1
1?
4.导程角?：
1d?
Zp
xp
蜗轮齿数 z2 =iZ1,表 11-2(P242) 避免根切第 十 一 章 蜗 杆 传 动机械设计一,普通圆柱 蜗杆传动的主要参数
5.中心距 a,（表 11-2）自行加工滚刀或箱体时可不按表中值选取。
)(2)(21 221 zqmdda
)(
1
2
1
2
2
1
d
d
z
z
n
ni
6.传动比 i,齿数比 u
第 十 一 章 蜗 杆 传 动机械设计二、蜗杆传动变位的特点
1,蜗 轮的变位蜗杆传动变位的特点,为了保持刀具尺寸不变，
不能改变蜗杆的尺寸，因而只对蜗轮进行变位。
（ 1） 蜗轮齿数不变（传动比不变）,改变中心距：
)2(21 21 mxddmxaa
2
2
2
22
22
22
22
zz
xxzz
xzq
m
zq
m
a
则故
）（）（因
m
aax则变位系数
（ 2）中心距不变，改变蜗轮齿数（传动比改变）,
第 十 一 章 蜗 杆 传 动机械设计三、蜗杆传动的几何尺寸计算表 11-3 基本几何尺寸计算公式蜗轮宽度 B,外圆直径 da,及蜗杆螺纹长度 b,参考设计手册。
b1
B
da
第 十 一 章 蜗 杆 传 动机械设计
§ 7.3 普通圆柱蜗杆传动承载能力计算一、蜗杆传动的失效形式、设计准则及常用材料二、蜗杆传动的受力分析三、蜗杆传动的强度计算四、蜗杆的刚度计算五、普通圆柱蜗杆传动的精度等级及其选择第 十 一 章 蜗 杆 传 动机械设计
1、失效形式,失效经常发生在蜗轮的轮齿上；滑动速度 VS大，发热量大，更易胶合和磨损。
1）开式传动多发生齿面磨损和轮齿折断，应以保证齿根弯曲疲劳强度作为主要设计准则。
2）闭式传动中，多因胶合和点蚀而失效，通常按齿面接触疲劳强度进行设计，按齿根弯曲疲劳强度进行校核。切由于散热困难，还应进行热平衡计算。
一,蜗杆传动的失效形式、设计准则及常用材料第 十 一 章 蜗 杆 传 动机械设计一,蜗杆传动的失效形式、设计准则及常用材料
2、设计准则：同齿轮传动；必要时核算热平衡。
3、材料的基本要求：足够的强度、减摩、耐磨和抗胶合性
蜗杆：
20Cr渗碳淬火 ； 40Cr,35CrMo淬火,45调质
蜗轮,
ZCuSn10P1 ZCuAl10Fe3 HT200
VS?3 重要 传动 VS? 4 m/s VS? 2 m/s
耐磨性好、抗胶合 价格便宜 经济、低速第 十 一 章 蜗 杆 传 动机械设计二、蜗杆传动的受力分析
2
1
1
1
2
at F
d
T
F
1
2
2
2
2
at F
d
T
F
tgFFF trr 221
n
a
n
F
F
c o sc o s
1?
iTT 12?
第 十 一 章 蜗 杆 传 动机械设计二、蜗杆传动的受力分析第 十 一 章 蜗 杆 传 动机械设计三、蜗杆传动的强度计算
1、蜗轮齿面接触疲劳强度计算
2、蜗轮齿根弯曲疲劳强度计算第 十 一 章 蜗 杆 传 动机械设计式中,Fn— 啮合齿面上的法向载荷,KN
L0— 接触线总长
K— 载荷系数； K=KAK?Kv
使用系数 KA 表 11-5
齿 向载荷分布系数 K?=1； K? = 1.3 ~~1.6
（ 载荷平稳； 变化、振动、冲击）
动载系数 Kv =1.0~1.1（ v2? 3m/s）；
1.1~1.2（ v2?3m/s）。
ZE—材料的弹性系数，对青铜或铸铁蜗轮与钢制蜗杆配合，
取 ZE =160MP1/2
1、蜗轮齿面接触疲劳强度计算
1）赫兹公式,
E
n
H ZL
KF
0
c o s3 6 0 0
1
0
dL?
第 十 一 章 蜗 杆 传 动机械设计
1、蜗轮齿面接触疲劳强度计算
HEH a
KTZZ ][
3
2
校核公式：
3 2
2 )][(
H
EZZKTa
设计公式：
式中,z?---接触系数,考虑 接触线长度和曲率半径的影响
ZE----材料的弹性影响系数，对于青铜或铸铁蜗轮与钢制蜗杆配对时，取 160MPa1/2
T2=iT1η
第 十 一 章 蜗 杆 传 动机械设计
1、蜗轮齿面接触疲劳强度计算（许用应力）
2）锡青铜 （ σ B<300MPa),主要为接触疲劳失效，
与应力循环次数 N 有关。 （基本许用应力 [σH]’ ）
8
710
][][
N
KK HNHHNH
1）灰铸铁及铝铁青铜（高强度青铜） （ σ B≥300MP a)：
主要取决于齿面胶合失效，要考虑滑动速度 vs,其许用应力H可直接从表中查出式中,KHN为接触疲劳寿命系数；其中 N=60n2jLh
第 十 一 章 蜗 杆 传 动机械设计
2,蜗轮 齿根弯曲疲劳强度计算
mn=mcosγ （ mn=mtcosβ 2）
YFa— 齿形系数，按 ZV=Z2/cos3γ
YSa— 齿根应力修正系数，放在 [σ F]中考虑
Yβ — 螺旋角系数； Yβ =1-γ/140 0
Yε --弯曲疲劳强度的重合度系数； Yε =0.667
YYYYmdb
KTYYYY
mb
KF
SaFa
n
SaFa
n
t
F 22
22
2
22
2
2 2
θ — 蜗轮齿宽角
c o s360 0
1
2
db?
式中：
第 十 一 章 蜗 杆 传 动机械设计
2,蜗轮 齿根弯曲疲劳强度计算
FFaF YYmdd
KT
][
53.1
2
21
2
校核式：
YYz
KTdm
Fa
F
2
2
2
1
2
][
53.1?设计式：
9 6
' 10][][
N
KK FNFNFF 寿命系数
11
2 dmdm,确定表由：
[σF]′— 计入齿根应力修正系数后的基本许用应力第 十 一 章 蜗 杆 传 动机械设计四,蜗杆的刚度计算
]['
48
3
2
1
2
1 yL
EI
FF
y rt?
2
1
2
4
1
9.0''
1000/
9.0
64
dLL
dyy
dll
d
II
蜗杆两端支撑跨距。
。许用挠度，—；蜗杆轴支点跨距，初取—；危险截面的惯性矩，—
第 十 一 章 蜗 杆 传 动机械设计五、蜗杆传动的精度等级及其选择
12个精度等级； 1级最高,12级最低。
普通圆柱蜗杆传动一般以 6— 9级应用的最多。
第 十 一 章 蜗 杆 传 动机械设计
§ 11-4 圆弧圆柱蜗杆传动的设计计算（自学）
一、概述二、圆弧圆柱蜗杆传动强度计算初步确定几何尺寸后，按安全系数校核第 十 一 章 蜗 杆 传 动机械设计
§ 11-5 普通圆柱蜗杆传动的效率、润滑及热平衡计算一、蜗杆传动的效率二、蜗杆传动的润滑三、蜗杆传动的热平衡计算第 十 一 章 蜗 杆 传 动机械设计一、蜗杆传动的效率
321
蜗杆导程角:?
当量摩擦角:v?
)()96.0~95.0( vtg
tg
tg
tg v )(:
1
蜗轮主动时
iTT 12?
96.0~95.03232 一般取：轴承效率搅油效率闭式蜗杆传动的功率损耗一般包括三部分：啮合摩擦损耗、轴承摩擦损耗及浸入油池中的搅油损耗。即：
η估取值
Z1 1 2 4 6
η 0.7 0.8 0.9 0.95
第 十 一 章 蜗 杆 传 动机械设计二、蜗杆传动的润滑
1,蜗杆传动的相对滑动速度
2、润滑油
3、润滑油的黏度及给油方法
4、润滑油量第 十 一 章 蜗 杆 传 动机械设计
1,蜗杆传动的相对滑动速度
润滑、散热不良时：易产生磨损、
胶合；
充分润滑时：有利于油膜的形成，滑动速度越大 摩擦系数越小，提高了传动效率。
当量摩擦系数当量摩擦角；
:
:
V
v
f
c o s1 0 0 060:
11
ndv
s滑动速度
v1
v2
vS
相对滑动速度很大，
产生的利弊：
第 十 一 章 蜗 杆 传 动机械设计
2、润滑油第 十 一 章 蜗 杆 传 动机械设计
3、润滑油的黏度及给油方法第 十 一 章 蜗 杆 传 动机械设计
4、润滑油量第 十 一 章 蜗 杆 传 动机械设计三、蜗杆传动的热平衡计算
)1(1 0 0 01 P单位时间内的发热量：
)( 02 ad ttS单位时间内的散热量：
21
S
Ptt
d
a?
)1(1000
0
箱体内的工作温度：
)(
)1(1 0 0 0
0 ad tt
pS
所需散热面积：
T0 — 工作温度，取 60~70° C；
ta — 周围空气的温度，常温下取 200c
Αd— 传热系数，可取（ 8.15-17.45） W/（ m2.0c)),当空气流通良好时取偏大值。
3.提高散热能力方法
a）,增大散热面积； b）,在蜗杆轴端加装风扇；
c）,箱内装冷却水管。
第 十 一 章 蜗 杆 传 动机械设计
§ 11-6 圆柱蜗杆和蜗轮的结构设计
（一 ） 蜗杆结构第 十 一 章 蜗 杆 传 动机械设计
§ 11-6 圆柱蜗杆和蜗轮的结构设计
（二）蜗轮结构第 十 一 章 蜗 杆 传 动机械设计例题第 十 一 章 蜗 杆 传 动机械设计第 十 一 章 蜗 杆 传 动机械设计第 十 一 章 蜗 杆 传 动机械设计第 十 一 章 蜗 杆 传 动机械设计
D1 Z2
D2 Z1
F
V
带式运输机设计
确定电机参数,P,n； 具体型号及安装尺寸
传动零件参数计算：计算零件的具体尺寸 m,Z,a,b、
每人一组数据；选择多个结构方案第 十 一 章 蜗 杆 传 动机械设计机械设计课外实践
高架灯提升装置
确定电机参数,P,n； 具体型号及安装尺寸
总体方案图，应表明相关位置
传动零件参数计算：计算零件的具体尺寸 m,Z,a、
b,?
滚筒尺寸 计算：
第 十 一 章 蜗 杆 传 动机械设计机械设计课外实践
自动门、电动剪刀
方案具体化
确定设计参数：载荷、速度
确定电机参数,P,n； 具体型号及安装尺寸
传动零件参数,P,n,i,T； 计算零件的具体尺寸第 十 一 章 蜗 杆 传 动机械设计机械设计课外实践
自选题目设计
尽快方案结构化，根据每组的具体情况进行必要的分工
传动零件参数计算：计算零件的具体尺寸
进度不平衡，应抓紧第 十 一 章 蜗 杆 传 动机械设计第 11章 蜗杆传动
§ 11-1 蜗杆传动的类型
§ 11-2 普通圆柱蜗杆传动的主要参数及几何尺寸计算
§ 11-3 普通圆柱蜗杆传动的承载能力计算
§ 11-4 圆弧圆柱蜗杆传动设计计算
§ 11-5 普通圆柱蜗杆传动的效率、润滑及热平衡计算
§ 11-6 圆柱蜗杆和蜗轮的结构设计第 十 一 章 蜗 杆 传 动机械设计
§ 11-1 蜗杆传动的类型、特点和应用一、特点,
二、类型,
第 十 一 章 蜗 杆 传 动机械设计一、特点
1.传动比大,结构紧凑，动力传动 i=5~80； 分度机构或手动机构可达 300，若只传递运动可达 1000。
2.传动平稳,连续的螺旋齿；逐渐进入啮合和退出，
故冲击小、噪声低；
3.可自锁,升角小于当量摩擦角，蜗轮主动时自锁
4.传动效率低,滑动速度大，摩擦与磨损严重。但新型蜗杆的传动效率已可达 90%以上。
第 十 一 章 蜗 杆 传 动机械设计二、蜗杆传动的类型
a ）圆柱蜗杆传动 b） 环面蜗杆传动 c） 锥蜗杆传动按蜗杆形状的不同，蜗杆传动可分为：
圆柱蜗杆传动、环面蜗杆传动,锥蜗杆传动第 十 一 章 蜗 杆 传 动机械设计
1、圆柱蜗杆传动
1）普通圆柱蜗杆传动
2）圆弧圆柱蜗杆传动 ZC
第 十 一 章 蜗 杆 传 动机械设计
1）,普通圆柱蜗杆传动根据蜗杆的不同齿廓形状及形成机理，可分为
阿基米德蜗杆（ ZA蜗杆）
渐开线蜗杆 （ ZI蜗杆）
法向直廓蜗杆（ ZN蜗杆）
锥面包络蜗杆（ ZK蜗杆）
第 十 一 章 蜗 杆 传 动机械设计阿基米德蜗杆（ ZA蜗杆）
车削工艺好，精度低，中小载荷，使用逐渐减少中间平面齿廓为直线，端面为阿基米德螺线第 十 一 章 蜗 杆 传 动机械设计法向直廓蜗杆（ ZN蜗杆）
法面齿廓为直线，端面为延伸渐开线。可用单刀或双刀加工。
第 十 一 章 蜗 杆 传 动机械设计渐开线蜗杆（ ZI蜗杆）
效率高；传递功率较大端面齿廓为渐开线，刀刃顶面与基圆柱相切，其中一把刀高于蜗杆轴线，一把刀低于蜗杆轴线，
第 十 一 章 蜗 杆 传 动机械设计锥面包络圆柱蜗杆
这是一种非线性螺旋齿面蜗杆。不能在车床上加工，
只能在铣床上铣制并在磨床上磨削。蜗杆精度高第 十 一 章 蜗 杆 传 动机械设计
2） 圆弧圆柱蜗杆传动 ZC
在中间平面内，蜗杆是凹圆弧，蜗轮是凸圆弧，传动为凹凸弧齿廓相啮合传动。
其特点：效率高，一般可达 90%以上；承载能力高，
一般可较普通圆柱蜗杆高出 50%--150%；体积小；
质量小；结构紧凑。
这种传动已广泛应用到冶金、矿山、化工、建筑、起重等机械设备的减速机构中。
第 十 一 章 蜗 杆 传 动机械设计
2、环面蜗杆传动第 十 一 章 蜗 杆 传 动机械设计
3、锥面蜗杆传动第 十 一 章 蜗 杆 传 动机械设计
§ 7,2 普通圆柱蜗杆传动的主要参数及几何尺寸在中间平面,普通圆柱蜗杆传动相当于齿轮和齿条的 啮合，
设计时以中间平面的 参数 为基准。
一,普通圆柱 蜗杆传动的主要参数二、蜗杆传动变位的特点三、蜗杆传动的几何尺寸计算第 十 一 章 蜗 杆 传 动机械设计一,普通圆柱 蜗杆传动的主要参数
2121 tata mm
1.模数 m和压力角?：在中间平面，即 蜗杆轴平面与蜗轮中间平面的 m和压力角?相等且为标准值。
2.蜗杆分度圆直径 d1 （ 标准值 见表 11-2 ）
直径系数 q,
若用非标准滚刀或非刀加工蜗轮,d1、
q可不受标准的限制。
c o s
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式中,γ 为导程角。 γ 1= β 2
m
d
q 1?
mqd?1
ZA型轴面压力角为标准值，其余三种法面为标准值。
（ β 1+ β 2=900 γ 1+ β 1 =900）
第 十 一 章 蜗 杆 传 动机械设计一,普通圆柱 蜗杆传动的主要参数
3.蜗杆头数 z1,常取 1,2,4,6
传动效率?,估取 0.7,0.8,0.9,0.95。 (P260)
保证一定的重合度，传动平稳；
保证抗弯强度、蜗杆的刚度。
8028
17
2
2
z
z
常取
，
轴向齿距导程
pp
q
z
d
mz
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1
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4.导程角?：
1d?
Zp
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蜗轮齿数 z2 =iZ1,表 11-2(P242) 避免根切第 十 一 章 蜗 杆 传 动机械设计一,普通圆柱 蜗杆传动的主要参数
5.中心距 a,（表 11-2）自行加工滚刀或箱体时可不按表中值选取。
)(2)(21 221 zqmdda
)(
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d
d
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6.传动比 i,齿数比 u
第 十 一 章 蜗 杆 传 动机械设计二、蜗杆传动变位的特点
1,蜗 轮的变位蜗杆传动变位的特点,为了保持刀具尺寸不变，
不能改变蜗杆的尺寸，因而只对蜗轮进行变位。
（ 1） 蜗轮齿数不变（传动比不变）,改变中心距：
)2(21 21 mxddmxaa
2
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zz
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则故
）（）（因
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（ 2）中心距不变，改变蜗轮齿数（传动比改变）,
第 十 一 章 蜗 杆 传 动机械设计三、蜗杆传动的几何尺寸计算表 11-3 基本几何尺寸计算公式蜗轮宽度 B,外圆直径 da,及蜗杆螺纹长度 b,参考设计手册。
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B
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第 十 一 章 蜗 杆 传 动机械设计
§ 7.3 普通圆柱蜗杆传动承载能力计算一、蜗杆传动的失效形式、设计准则及常用材料二、蜗杆传动的受力分析三、蜗杆传动的强度计算四、蜗杆的刚度计算五、普通圆柱蜗杆传动的精度等级及其选择第 十 一 章 蜗 杆 传 动机械设计
1、失效形式,失效经常发生在蜗轮的轮齿上；滑动速度 VS大，发热量大，更易胶合和磨损。
1）开式传动多发生齿面磨损和轮齿折断，应以保证齿根弯曲疲劳强度作为主要设计准则。
2）闭式传动中，多因胶合和点蚀而失效，通常按齿面接触疲劳强度进行设计，按齿根弯曲疲劳强度进行校核。切由于散热困难，还应进行热平衡计算。
一,蜗杆传动的失效形式、设计准则及常用材料第 十 一 章 蜗 杆 传 动机械设计一,蜗杆传动的失效形式、设计准则及常用材料
2、设计准则：同齿轮传动；必要时核算热平衡。
3、材料的基本要求：足够的强度、减摩、耐磨和抗胶合性
蜗杆：
20Cr渗碳淬火 ； 40Cr,35CrMo淬火,45调质
蜗轮,
ZCuSn10P1 ZCuAl10Fe3 HT200
VS?3 重要 传动 VS? 4 m/s VS? 2 m/s
耐磨性好、抗胶合 价格便宜 经济、低速第 十 一 章 蜗 杆 传 动机械设计二、蜗杆传动的受力分析
2
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第 十 一 章 蜗 杆 传 动机械设计二、蜗杆传动的受力分析第 十 一 章 蜗 杆 传 动机械设计三、蜗杆传动的强度计算
1、蜗轮齿面接触疲劳强度计算
2、蜗轮齿根弯曲疲劳强度计算第 十 一 章 蜗 杆 传 动机械设计式中,Fn— 啮合齿面上的法向载荷,KN
L0— 接触线总长
K— 载荷系数； K=KAK?Kv
使用系数 KA 表 11-5
齿 向载荷分布系数 K?=1； K? = 1.3 ~~1.6
（ 载荷平稳； 变化、振动、冲击）
动载系数 Kv =1.0~1.1（ v2? 3m/s）；
1.1~1.2（ v2?3m/s）。
ZE—材料的弹性系数，对青铜或铸铁蜗轮与钢制蜗杆配合，
取 ZE =160MP1/2
1、蜗轮齿面接触疲劳强度计算
1）赫兹公式,
E
n
H ZL
KF
0
c o s3 6 0 0
1
0
dL?
第 十 一 章 蜗 杆 传 动机械设计
1、蜗轮齿面接触疲劳强度计算
HEH a
KTZZ ][
3
2
校核公式：
3 2
2 )][(
H
EZZKTa
设计公式：
式中,z?---接触系数,考虑 接触线长度和曲率半径的影响
ZE----材料的弹性影响系数，对于青铜或铸铁蜗轮与钢制蜗杆配对时，取 160MPa1/2
T2=iT1η
第 十 一 章 蜗 杆 传 动机械设计
1、蜗轮齿面接触疲劳强度计算（许用应力）
2）锡青铜 （ σ B<300MPa),主要为接触疲劳失效，
与应力循环次数 N 有关。 （基本许用应力 [σH]’ ）
8
710
][][
N
KK HNHHNH
1）灰铸铁及铝铁青铜（高强度青铜） （ σ B≥300MP a)：
主要取决于齿面胶合失效，要考虑滑动速度 vs,其许用应力H可直接从表中查出式中,KHN为接触疲劳寿命系数；其中 N=60n2jLh
第 十 一 章 蜗 杆 传 动机械设计
2,蜗轮 齿根弯曲疲劳强度计算
mn=mcosγ （ mn=mtcosβ 2）
YFa— 齿形系数，按 ZV=Z2/cos3γ
YSa— 齿根应力修正系数，放在 [σ F]中考虑
Yβ — 螺旋角系数； Yβ =1-γ/140 0
Yε --弯曲疲劳强度的重合度系数； Yε =0.667
YYYYmdb
KTYYYY
mb
KF
SaFa
n
SaFa
n
t
F 22
22
2
22
2
2 2
θ — 蜗轮齿宽角
c o s360 0
1
2
db?
式中：
第 十 一 章 蜗 杆 传 动机械设计
2,蜗轮 齿根弯曲疲劳强度计算
FFaF YYmdd
KT
][
53.1
2
21
2
校核式：
YYz
KTdm
Fa
F
2
2
2
1
2
][
53.1?设计式：
9 6
' 10][][
N
KK FNFNFF 寿命系数
11
2 dmdm,确定表由：
[σF]′— 计入齿根应力修正系数后的基本许用应力第 十 一 章 蜗 杆 传 动机械设计四,蜗杆的刚度计算
]['
48
3
2
1
2
1 yL
EI
FF
y rt?
2
1
2
4
1
9.0''
1000/
9.0
64
dLL
dyy
dll
d
II
蜗杆两端支撑跨距。
。许用挠度，—；蜗杆轴支点跨距，初取—；危险截面的惯性矩，—
第 十 一 章 蜗 杆 传 动机械设计五、蜗杆传动的精度等级及其选择
12个精度等级； 1级最高,12级最低。
普通圆柱蜗杆传动一般以 6— 9级应用的最多。
第 十 一 章 蜗 杆 传 动机械设计
§ 11-4 圆弧圆柱蜗杆传动的设计计算（自学）
一、概述二、圆弧圆柱蜗杆传动强度计算初步确定几何尺寸后，按安全系数校核第 十 一 章 蜗 杆 传 动机械设计
§ 11-5 普通圆柱蜗杆传动的效率、润滑及热平衡计算一、蜗杆传动的效率二、蜗杆传动的润滑三、蜗杆传动的热平衡计算第 十 一 章 蜗 杆 传 动机械设计一、蜗杆传动的效率
321
蜗杆导程角:?
当量摩擦角:v?
)()96.0~95.0( vtg
tg
tg
tg v )(:
1
蜗轮主动时
iTT 12?
96.0~95.03232 一般取：轴承效率搅油效率闭式蜗杆传动的功率损耗一般包括三部分：啮合摩擦损耗、轴承摩擦损耗及浸入油池中的搅油损耗。即：
η估取值
Z1 1 2 4 6
η 0.7 0.8 0.9 0.95
第 十 一 章 蜗 杆 传 动机械设计二、蜗杆传动的润滑
1,蜗杆传动的相对滑动速度
2、润滑油
3、润滑油的黏度及给油方法
4、润滑油量第 十 一 章 蜗 杆 传 动机械设计
1,蜗杆传动的相对滑动速度
润滑、散热不良时：易产生磨损、
胶合；
充分润滑时：有利于油膜的形成，滑动速度越大 摩擦系数越小，提高了传动效率。
当量摩擦系数当量摩擦角；
:
:
V
v
f
c o s1 0 0 060:
11
ndv
s滑动速度
v1
v2
vS
相对滑动速度很大，
产生的利弊：
第 十 一 章 蜗 杆 传 动机械设计
2、润滑油第 十 一 章 蜗 杆 传 动机械设计
3、润滑油的黏度及给油方法第 十 一 章 蜗 杆 传 动机械设计
4、润滑油量第 十 一 章 蜗 杆 传 动机械设计三、蜗杆传动的热平衡计算
)1(1 0 0 01 P单位时间内的发热量：
)( 02 ad ttS单位时间内的散热量：
21
S
Ptt
d
a?
)1(1000
0
箱体内的工作温度：
)(
)1(1 0 0 0
0 ad tt
pS
所需散热面积：
T0 — 工作温度，取 60~70° C；
ta — 周围空气的温度，常温下取 200c
Αd— 传热系数，可取（ 8.15-17.45） W/（ m2.0c)),当空气流通良好时取偏大值。
3.提高散热能力方法
a）,增大散热面积； b）,在蜗杆轴端加装风扇；
c）,箱内装冷却水管。
第 十 一 章 蜗 杆 传 动机械设计
§ 11-6 圆柱蜗杆和蜗轮的结构设计
（一 ） 蜗杆结构第 十 一 章 蜗 杆 传 动机械设计
§ 11-6 圆柱蜗杆和蜗轮的结构设计
（二）蜗轮结构第 十 一 章 蜗 杆 传 动机械设计例题第 十 一 章 蜗 杆 传 动机械设计第 十 一 章 蜗 杆 传 动机械设计第 十 一 章 蜗 杆 传 动机械设计第 十 一 章 蜗 杆 传 动机械设计
